2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第9章磁場(chǎng)練案27帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)新人教版.docx

練案27帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題(本題共8小題，15題為單選，68題為多選)1(2018四川省資陽市12月月考)如圖所示，長(zhǎng)均為d的兩正對(duì)平行金屬板MN、PQ水平放置，板間距離為2d，板間有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子從MP的中點(diǎn)O垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向以v0射入，恰沿直線從NQ的中點(diǎn)A射出；若撤去電場(chǎng)，則粒子從M點(diǎn)射出(粒子重力不計(jì))。以下說法正確的是(C)A該粒子帶負(fù)電B該粒子帶正電、負(fù)電均可C若撤去磁場(chǎng)，則粒子射出時(shí)的速度大小為v0D若撤去磁場(chǎng)，則粒子射出時(shí)的速度大小為2v0解析若撤去電場(chǎng)，則粒子從M點(diǎn)射出(粒子重力不計(jì))。據(jù)左手定則，粒子帶正電，故AB兩項(xiàng)均錯(cuò)誤；若撤去電場(chǎng)，則粒子從M點(diǎn)射出(粒子重力不計(jì))qv0B，r，解得B，有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，帶電粒子從MP的中點(diǎn)O垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向以v0射入，恰沿直線從NQ的中點(diǎn)A射出qEqv0B可得Ev0B，若撤去磁場(chǎng)dv0t，vyt2v0，所以粒子射出時(shí)的速度vv0，綜上C正確，D錯(cuò)誤。2(2018湖南省衡陽八中高三實(shí)驗(yàn)班質(zhì)檢)一個(gè)用于加速質(zhì)子的回旋加速器，其核心部分如圖所示，D形盒半徑為R，垂直D形盒底面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩盒分別與交流電源相連，高頻交流電周期為T，下列說法正確的是(A)A質(zhì)子被加速后的最大速度隨B、R的增大而增大B質(zhì)子被加速后的最大速度隨加速電壓的增大而增大C只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D不需要改變?nèi)魏瘟?，這個(gè)裝置也能用于加速粒子解析A由qvB得v，當(dāng)rR時(shí)，v最大，v，由此可以知道質(zhì)子的最大速度隨B、R的增大而增大，故A正確；B由qvB得v，當(dāng)rR時(shí)，v最大，v，由此可以知道質(zhì)子的最大速度只與粒子本身的荷質(zhì)比，加速器半徑和磁場(chǎng)大小有關(guān)，與加速電壓無關(guān)，故B錯(cuò)誤；C考慮到狹義相對(duì)論，任何物體速度不可能超過光速，故C錯(cuò)誤；D此加速器加速電場(chǎng)周期T，加速粒子時(shí)T，兩個(gè)周期不同，不能加速粒子，故D錯(cuò)誤。3(2018河南省南陽市高三上學(xué)期第五次月考)如圖所示，、是豎直平面內(nèi)三個(gè)相同的半圓形光滑軌道，K為軌道最低點(diǎn)，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，和處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，三個(gè)完全相同的帶正電小球a、b、c從軌道最高點(diǎn)自由下滑至第一次到達(dá)最低點(diǎn)K的過程中，下列說法正確的是(A)A在K處球a速度最大B在K處球b對(duì)軌道壓力最大C球b需要的時(shí)間最長(zhǎng)D球c機(jī)械能損失最多解析對(duì)a小球受力分析可知，F(xiàn)aqvBmgm，所以FamgqvB；對(duì)b球受力分析可得，F(xiàn)bmgm，所以Fbmgm；對(duì)c球受力分析可知Fcmgm，所以Fcmgm；由于a球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)力對(duì)小球不做功，整個(gè)過程中小球的機(jī)械能守恒；b球受到的電場(chǎng)力對(duì)小球做負(fù)功，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度的大小最小，所以b球的運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也長(zhǎng)，所以A錯(cuò)誤C正確；c球受到的電場(chǎng)力對(duì)小球做正功，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)球的速度大小最大，所以c球的機(jī)械能增加，c球?qū)壍缐毫ψ畲?，所以B錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤。4(2018河北省巨鹿縣高三上學(xué)期期中試題)如圖所示，a、b為豎直正對(duì)放置的平行金屬板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，其中板帶正電，兩板間的電壓為U，在金屬板下方存在一有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的上邊界為與兩金屬板下端重合的水平面PQ，PQ下方的磁場(chǎng)范圍足夠大，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一帶正電粒子以速度v0從兩板中間位置與a、b平行方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，不計(jì)粒子重力，粒子通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后從PQ邊界上的M點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又從PQ邊界上的N點(diǎn)射出磁場(chǎng)，設(shè)M、N兩點(diǎn)距離為(M、N點(diǎn)圖中未畫出)，從N點(diǎn)射出的速度為，則以下說法中正確的是(D)A只增大帶電粒子的比荷大小，則減小B只增大偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U的大小，則減小C只減小初速度v0的大小，則不變D只減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U的大小，則不變解析粒子在電場(chǎng)中，水平方向vxt；豎直方向Lv0t，vyv0；v，解得v，則只增大帶電粒子的比荷大小，則v增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；只增大偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U的大小，則E變大，v變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；減小初速度v0的大小，則導(dǎo)致進(jìn)入磁場(chǎng)的速度減小，由半徑公式R可知，導(dǎo)致半徑減小，則x也減小，故C錯(cuò)誤；減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U的大小，設(shè)速度與磁場(chǎng)邊界的夾角為，則由半徑公式R，結(jié)合幾何關(guān)系，可得：x2Rsin，則會(huì)導(dǎo)致x不變，故D正確；故選D。5(2018河南省鄭州市月考)物理學(xué)家霍爾于1879年在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)。當(dāng)電流垂直于磁場(chǎng)通過導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料左右兩個(gè)端面時(shí)，在材料的上下兩個(gè)端面之間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)，產(chǎn)生這種效應(yīng)的元件叫霍爾元件，在現(xiàn)代技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。如圖為霍爾元件的原理示意圖，其霍爾電壓U與電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系可用公式UHkH表示，其中kH叫該元件的霍爾系數(shù)。根據(jù)你所學(xué)過的物理知識(shí)，判斷下列說法正確的是(D)A霍爾元件上表面電勢(shì)一定高于下表面電勢(shì)B公式中的d指元件上下表面間的距離C霍爾系數(shù)kH是一個(gè)沒有單位的常數(shù)D霍爾系數(shù)kH的單位是m3s1A1解析若霍爾元件為電子導(dǎo)體，應(yīng)用左手定則可知電子向上偏，上表面電勢(shì)低，A錯(cuò)誤；電荷勻速通過材料，有qqvB，其中L為上下兩表面間距，又IneSvne(Ld)v，其中d為前后表面間距，聯(lián)立可得UH，其中d為前后表面之間的距離，n為材料單位體積內(nèi)的電荷數(shù)，e為電荷的電荷量，則B錯(cuò)誤；由以上分析可知kH，可知kH單位為m3s1A1，C錯(cuò)誤 ，D正確。6(2018山東省濟(jì)南外國(guó)語高三12月月考)如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，在豎直平面內(nèi)從a點(diǎn)沿ab、ac方向拋出兩帶電小球，不考慮兩帶電小球間的相互作用，兩小球所帶電荷量始終不變，關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是(AB)A沿ab、ac方向拋出的帶電小球都可能做直線運(yùn)動(dòng)B若沿ab運(yùn)動(dòng)的小球做直線運(yùn)動(dòng)，則該小球帶正電，且一定是勻速運(yùn)動(dòng)C若沿ac運(yùn)動(dòng)的小球做直線運(yùn)動(dòng)，則該小球帶負(fù)電，可能做勻加速運(yùn)動(dòng)D兩小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能均保持不變解析沿ab拋出的帶電小球，根據(jù)左手定則及正電荷的電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同可知，只有帶正電，才能平衡，而沿ac方向拋出的帶電小球，由上分析可知，小球帶負(fù)電時(shí)，才能做直線運(yùn)動(dòng)，因速度影響洛倫茲力大小，所以是直線運(yùn)動(dòng)，必然是勻速直線運(yùn)動(dòng)，故AB正確，C錯(cuò)誤；在運(yùn)動(dòng)過程中，因電場(chǎng)力做功，導(dǎo)致小球的機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)誤。7(2018湖北荊門檢測(cè))如圖所示，絕緣光滑斜面與水平面成角，質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q0)的小球從斜面上h高度處以初速度為v0沿著平行于斜面底邊MN方向射出，整個(gè)裝置處在平行斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如果斜面足夠大，且小球能夠沿斜面到達(dá)底邊MN。已知重力加速度為g，則下列判斷正確的是(BD)A勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍為0BB勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍為0BC小球在斜面上做變加速曲線運(yùn)動(dòng)D小球達(dá)到底邊MN的時(shí)間t解析對(duì)小球受力分析，受重力、支持力、洛倫茲力，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力垂直斜面向上，即使速度變化，也不會(huì)影響小球受到的合力，小球做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，沿著斜面方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，則小球的加速度a，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，小球到達(dá)底邊MN的時(shí)間t，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；根據(jù)小球能夠沿斜面到達(dá)底邊MN，則小球受到的洛倫茲力0Fqv0Bmgcos；解得磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍為0B，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。8(2018吉林省百校聯(lián)盟月考)如圖所示，虛線所圍矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。某一粒子以最小速度v從ab邊的中點(diǎn)O處垂直于磁場(chǎng)射入，當(dāng)方向垂直于ab時(shí)，恰能從ab邊穿出。若在此矩形區(qū)域內(nèi)只存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使該粒子以原來的初速度在O處垂直于電場(chǎng)方向射入，通過該區(qū)域后從距d點(diǎn)l處穿出，已知此粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，其重力不計(jì)；ab邊長(zhǎng)為2l，ad邊長(zhǎng)為4l，則下列說法中正確的是(AD)A勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小之比為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小之比為C粒子穿過磁場(chǎng)和電場(chǎng)的時(shí)間之比D粒子穿過磁場(chǎng)和電場(chǎng)的時(shí)間之比解析當(dāng)帶電粒子恰能從ab邊穿出，則圓弧與ad相切，從幾何關(guān)系可得2Rl，qvBm，解得B，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1；當(dāng)矩形區(qū)域內(nèi)只有電場(chǎng)時(shí)，因ad為4l，帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向有3lvt，所以，t2，豎直方向有l(wèi)at2，由牛頓第二定律得a，解得E，所以，選項(xiàng)AD正確。二、非選擇題9(2018長(zhǎng)春市普通高中監(jiān)測(cè)(一)如圖所示，在xOy平面的y軸左側(cè)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，y軸右側(cè)區(qū)域I內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域I、區(qū)域的寬度均為L(zhǎng)，高度均為3L。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從坐標(biāo)為(2L，L)的A點(diǎn)以速度v0沿x軸正方向射出，恰好經(jīng)過坐標(biāo)為(0，(1)L)的C點(diǎn)射入?yún)^(qū)域I。粒子重力忽略不計(jì)。(1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E；(2)求粒子離開區(qū)域時(shí)的位置坐標(biāo)；(3)要使粒子從區(qū)域的上邊界離開磁場(chǎng)，可在區(qū)域內(nèi)加垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。試確定磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小范圍，并說明粒子離開區(qū)域時(shí)的速度方向范圍。答案：(1)E(2)(L,0)(3)B速度方向與x軸正方向夾角在120到180之間解析(1)由題意可知，帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如答圖所示，則有2Lv0tLat2a聯(lián)立解得E(2)設(shè)帶電粒子在C點(diǎn)時(shí)沿y軸正方向的速度為vyvyat解得vyv0?？芍獀v0，即帶電粒子從C點(diǎn)離開時(shí)的速度方向與x軸正方向的夾角為45帶電粒子進(jìn)入?yún)^(qū)域后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如答圖所示，由qvB1解得RL由幾何關(guān)系知，帶電粒子離開區(qū)域時(shí)的位置坐標(biāo)為(L,0)(3)如答圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知，帶電粒子從區(qū)域的上邊界離開磁場(chǎng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑滿足LrL由qvB解得B設(shè)帶電粒子離開區(qū)域時(shí)速度方向與x軸正方向夾角為，根據(jù)幾何關(guān)系可知12018010(2018山東濱州檢測(cè))如圖，與水平面成37傾斜軌道AB，其延長(zhǎng)線在C點(diǎn)與半圓軌道CD(軌道半徑R1m)相切，全部軌道為絕緣材料制成且位于豎直面內(nèi)。整個(gè)空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，MN的右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量為0.4kg的帶電小球沿斜面下滑，至B點(diǎn)時(shí)速度為vBm/s，接著沿直線BC(此處無軌道)運(yùn)動(dòng)到達(dá)C處進(jìn)入半圓軌道，進(jìn)入時(shí)無動(dòng)能損失，且剛好到達(dá)D點(diǎn)。(不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2，cos370.8)求：(1)小球帶何種電荷。(2)小球在半圓軌道部分克服摩擦力所做的功。(3)設(shè)小球從D點(diǎn)飛出時(shí)磁場(chǎng)消失，求小球離開D點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)軌跡與直線AC的交點(diǎn)到C點(diǎn)的距離。答案：(1)正電荷(2)27.6J(3)2.26m解析(1)小球從B運(yùn)動(dòng)到C做直線運(yùn)動(dòng)，受力如圖，電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，則